[发明专利]与温度有关的电容器和电容器模块

说明书

技术领域

本发明提出一种根据权利要求1的电容器。

背景技术

电容器普遍存在的问题是提高其功率。

至今为止，所述问题由此解决：具有不同掺杂的介电材料设置在彼此重叠的层序列中，例如作为芯和外壳。在传统的电容器中，对于介电材料通常使用介电常数在大的范围内尽可能与温度无关的材料。由此应该避免的是，在环境温度变化时，电容器的介电材料的介电常数的变化以及电容器的电特性的变化。

发明内容

该目的通过根据权利要求1所述的电容器得以实现。电容器的其他实施形式以及电容器模块是其他从属权利要求的主题。

本发明的实施形式涉及一种电容器，其包括下面的组成部分：

–第一加热元件，

–第一电容器区域，包括：

--介电层，

--内部电极，其设置在介电层之间，

其中第一加热元件和第一电容器区域导热地彼此连接。

由于电容器包括与电容器区域导热地连接的加热元件，能够将在加热元件中产生的热传输到电容器区域上。通过到电容器区域上的受控制的供热能够有针对性地提高电容器的有效功率。功率提高例如能够通过介电层的介电常数随着增高的温度而提高来产生。因此通过介电层的由于由加热元件的供热增加而提高的介电常数，能够提高电容器的功率。

这样的电容器例如良好地适用于高功率AC/DC转换器和高功率DC/DC转换器的使用，因为所述电容器具有高功率密度。

在本发明的实施形式中，介电层包括具有介电常数与温度相关的材料。

优选地，介电常数与温度非常有关。特别优选地，介电常数随着温度的升高而提高。从而，对于根据本发明的电容器优选地使用如下材料，所述材料的介电常数与在传统的电容器中不同尽可能与温度无关，而是相反在温度升高时，所述电容器的介电常数明显地升高。因此，通过供热到介电层中能够有针对性地提高介电常数。通过升高介电层的介电常数，能够提高电容器的功率。相反，这意味着，能够制成相对于介电层的容积明显较小的电容器，所述电容器具有与不具有加热元件的不根据本发明的、传统的电容器相同的功率。因此，电容器的微型化是可能的。此外，这带来材料的节约，所述材料的节约也带来费用的节约。

在本发明的另一实施形式中，第一加热元件设置为，使得能够加热到如下温度，在所述温度下，材料的介电常数达到高于平均值的值，所述平均值由用于在室温下的介电常数的值和对于材料而言最大可能的介电常数的值得出。

优选地，第一加热元件能够加热到如下温度，在所述温度下，介电常数与平均值相比，更接近于最大可能的介电常数。特别优选地，第一加热元件能够加热到如下温度，在所述温度下，介电层的材料具有最大的介电常数。同样优选地，加热元件能够设置为，使得介电层的材料加热到如下温度，在所述温度下，电容器的总功率是最优的，即介电常数和介电损耗的总和得出最优的值。

一方面，这通过使第一加热元件与介电层的材料相一致来实现，即能够调节到如下温度，在所述温度下，介电层具有高的介电常数。另一方面，同样可能的是，例如通过在预设的第一加热元件上的、能够达到一定的加热温度的掺杂来调节介电层。

在又一实施形式中，介电层包括Ba_1-xSr_xTi_1-yZr_yO₃，其中适用：0<x<1；0≤y<1。

钛酸钡或者其相应的掺杂的变体能够是铁电物质。即便在没有外部的所施加的场的情况下也具有极化的一类材料被称为铁电物质。在特征温度、即居里温度（Curie-Temperatur）之上，铁电性的特征消失。该过渡被称为相过渡。在所述温度之上，极化消失，并且因此所述物质被称为顺电体。在铁电状态下，正电荷和负电荷的中央，例如阴离子和阳离子，相对于彼此移动。在钛酸钡的情况下，例如Ti⁴⁺相对于氧离子O^2-移动。在120°C之上，钛酸钡的铁电性消失，并且钛酸钡表现为如顺电的电介质。

在钛酸锶钡（BST）的情况下，在居里温度T_C的范围内发生从四边形的、铁电相到立方形的、顺电相的相过渡。准确的居里温度T_C在此与钛酸锶钡的准确的成分，即掺杂相关。

在本发明的又一实施形式中，介电层作为掺杂材料包括下面的离子或其组合：Pb、Ca、Sn、Zr、Sr、Bi、Hf。